页岩裂缝：起裂与扩展的过程

在压裂改造中，地应力状态、地层岩石的力学性质决定着水力裂缝的形态、方位、高度和宽度，影响着压裂的增产效果。而地应力剖面分析则对水平井井眼方位、射孔井段、施工规模、施工工艺等参数的确定具有指导意义。

水平井井眼方位直接决定了后期压裂改造的效果，而人工裂缝的形态取决于实际地应力的大小和方向。当井筒水平延伸方向与地层最小主应力方向一致时，将形成一系列垂直于井筒的平行裂缝串；当井筒水平延伸方向与地层最小主应力方向垂直时，将形成一条双翼的平行于水平井筒的裂缝。因此，要根据所需的裂缝形态和地应力方向来设计井眼方位。

实际压裂施工中，裂缝的高度不是一个固定的高度，而是在沿着最大水平主应力方向延伸的过程中，在纵向上受最小水平主应力的变化而变化的动态高度。因此，研究最小水平主应力在纵向上的分布规律十分重要。水力裂缝的起裂先在地层最小水平主应力剖面的最低应力段开始，裂缝的高度也是先在最低应力段开始扩展。裂缝高度升高和降低的动态变化是随着地层最小水平主应力剖面的变化而变化的，剖面上每段应力的差异都影响着裂缝高度的变化。当裂缝中的压力值大于某一段的最小水平主应力值时，裂缝将穿透这一段；当裂缝中的压力值小于某一段的最小水平主应力值时，这一段将起到遮挡层的作用，裂缝不能穿透这一层。由此可见，储层和隔层的最小水平主应力在垂向剖面上的大小变化，直接影响着裂缝的高度。(www.xing528.com)

由于压裂缝走向基本平行于最大水平主应力方向，针对页岩气的压裂必须同时考虑地应力方向和天然裂缝的走向特征。若在压裂过程中采取同步压裂技术，通过两口井地应力的互相诱导作用，相对于单独压裂可促使两口井形成更多的裂缝网络，从而增加水力裂缝网络的密度，或增加压裂作业产生的泄气面积。